Calculadora de caída de tensión en conductores subterráneos (NEC / NTC 2050 )

La caída de tensión en conductores subterráneos es crítica para la seguridad y eficiencia eléctrica. Su cálculo preciso evita fallos y pérdidas energéticas.
Este artículo explica cómo calcular la caída de tensión según NEC y NTC 2050, con fórmulas, tablas y ejemplos prácticos.

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Calcular la caída de tensión para un cable de cobre de 100 m, 50 A, 220 V, 3×10 mm².
¿Cuál es la caída de tensión en un conductor de aluminio de 150 m, 30 A, 120 V, 2×16 mm²?
Determinar la sección adecuada para 80 A, 380 V, 200 m, cobre, caída máxima 3%.
¿Qué caída de tensión hay en 250 m, 60 A, 440 V, aluminio, 3×25 mm², trifásico?

Tablas de valores comunes para la Calculadora de caída de tensión en conductores subterráneos (NEC / NTC 2050)

Sección (mm²)	Material	Resistencia (Ω/km, 20°C)	Capacidad (A)	Caída de Tensión (V) 100 m, 50 A, Monofásico, 220 V	Caída de Tensión (%) 100 m, 50 A, Monofásico, 220 V
2.5	Cobre	7.41	24	18.53	8.42%
4	Cobre	4.61	32	11.53	5.24%
6	Cobre	3.08	40	7.71	3.50%
10	Cobre	1.83	55	4.58	2.08%
16	Cobre	1.15	75	2.88	1.31%
25	Cobre	0.727	100	1.82	0.83%
35	Cobre	0.524	125	1.31	0.60%
50	Cobre	0.387	150	0.97	0.44%
2.5	Aluminio	12.1	20	30.27	13.76%
4	Aluminio	7.41	26	18.53	8.42%
6	Aluminio	4.61	34	11.53	5.24%
10	Aluminio	3.08	46	7.71	3.50%
16	Aluminio	1.91	61	4.78	2.17%
25	Aluminio	1.20	82	3.01	1.37%
35	Aluminio	0.868	99	2.18	0.99%
50	Aluminio	0.641	120	1.61	0.73%

La tabla anterior muestra valores típicos de caída de tensión para conductores subterráneos de cobre y aluminio, considerando condiciones estándar de instalación y temperatura. Estos valores pueden variar según la temperatura, agrupamiento y condiciones específicas del terreno.

Fórmulas para la Calculadora de caída de tensión en conductores subterráneos (NEC / NTC 2050)

El cálculo de la caída de tensión en conductores subterráneos se basa en la Ley de Ohm y en las recomendaciones de la NEC (National Electrical Code) y la NTC 2050 (Norma Técnica Colombiana). A continuación, se presentan las fórmulas principales, adaptadas para sistemas monofásicos y trifásicos.

Fórmula general para caída de tensión en sistemas monofásicos

ΔV = (2 × L × I × R) / 1000

ΔV: Caída de tensión (V)
L: Longitud del conductor (m)
I: Corriente (A)
R: Resistencia del conductor (Ω/km) a 20°C

El factor 2 se debe a que la corriente recorre ida y vuelta en el circuito monofásico.

Fórmula para caída de tensión en sistemas trifásicos

ΔV = (√3 × L × I × R) / 1000

ΔV: Caída de tensión (V)
L: Longitud del conductor (m)
I: Corriente (A)
R: Resistencia del conductor (Ω/km) a 20°C

El factor √3 (aprox. 1.732) corresponde a la relación de tensiones en sistemas trifásicos balanceados.

Fórmula para caída de tensión en porcentaje

ΔV% = (ΔV / V_nominal) × 100

ΔV%: Porcentaje de caída de tensión
ΔV: Caída de tensión calculada (V)
V_nominal: Tensión nominal del sistema (V)

Valores comunes de las variables

Resistencia (R): Depende del material y sección del conductor. Para cobre, típicamente 0.727 Ω/km (25 mm²); para aluminio, 1.20 Ω/km (25 mm²).
Longitud (L): Distancia real del tendido subterráneo, en metros.
Corriente (I): Corriente máxima de carga, según la demanda del circuito.
Tensión nominal (V_nominal): 120 V, 220 V, 380 V, 440 V, según el sistema.

La NEC y la NTC 2050 recomiendan que la caída de tensión no supere el 3% para circuitos derivados y el 5% para el total del sistema (alimentador + derivado).

Ejemplos del mundo real: Aplicación de la Calculadora de caída de tensión en conductores subterráneos (NEC / NTC 2050)

Ejemplo 1: Alimentación de una bomba sumergible monofásica

Se requiere alimentar una bomba sumergible de 220 V, 40 A, ubicada a 120 metros del tablero de distribución. Se utilizarán conductores de cobre. ¿Cuál debe ser la sección mínima del conductor para que la caída de tensión no supere el 3%?

Datos:
- L = 120 m
- I = 40 A
- V_nominal = 220 V
- Caída máxima permitida = 3% de 220 V = 6.6 V

Probemos con un conductor de 10 mm² (R = 1.83 Ω/km):

ΔV = (2 × 120 × 40 × 1.83) / 1000 = (2 × 120 × 40 × 1.83) / 1000 = (2 × 120 × 40 × 1.83) / 1000 = 17.6 V

17.6 V es mucho mayor que 6.6 V. Probemos con 25 mm² (R = 0.727 Ω/km):

ΔV = (2 × 120 × 40 × 0.727) / 1000 = 6.98 V

6.98 V es apenas superior al límite. Probemos con 35 mm² (R = 0.524 Ω/km):

ΔV = (2 × 120 × 40 × 0.524) / 1000 = 5.03 V

La sección mínima recomendada es 35 mm² de cobre para cumplir con la NTC 2050 y NEC.

Ejemplo 2: Alimentación de un motor trifásico en una industria

Un motor trifásico de 380 V, 60 A, se instalará a 200 metros del tablero general. Se utilizarán conductores de aluminio. ¿Cuál debe ser la sección mínima del conductor para que la caída de tensión no supere el 3%?

Datos:
- L = 200 m
- I = 60 A
- V_nominal = 380 V
- Caída máxima permitida = 3% de 380 V = 11.4 V

Probemos con 35 mm² de aluminio (R = 0.868 Ω/km):

ΔV = (√3 × 200 × 60 × 0.868) / 1000 = (1.732 × 200 × 60 × 0.868) / 1000 = 18.04 V

18.04 V supera el límite. Probemos con 50 mm² (R = 0.641 Ω/km):

ΔV = (1.732 × 200 × 60 × 0.641) / 1000 = 13.33 V

Aún es superior. Probemos con 70 mm² (R = 0.443 Ω/km):

ΔV = (1.732 × 200 × 60 × 0.443) / 1000 = 9.20 V

La sección mínima recomendada es 70 mm² de aluminio para cumplir con la NTC 2050 y NEC.

Consideraciones adicionales y recomendaciones prácticas

La resistencia del conductor aumenta con la temperatura. Para instalaciones subterráneas, se recomienda considerar un factor de corrección por temperatura.
El agrupamiento de cables en ductos subterráneos puede requerir reducción de la capacidad de corriente admisible.
La NTC 2050 y la NEC establecen que la caída de tensión máxima recomendada es del 3% para circuitos derivados y 5% para el total del sistema.
Para instalaciones críticas, se recomienda sobredimensionar la sección del conductor para compensar futuras expansiones o condiciones adversas.
Utilizar conductores de cobre cuando se requiera menor caída de tensión y mayor capacidad de corriente en espacios reducidos.

Para más información técnica y tablas de resistencias actualizadas, consulta la NFPA 70 (NEC) y la NTC 2050.

Preguntas frecuentes sobre la Calculadora de caída de tensión en conductores subterráneos (NEC / NTC 2050)

¿Por qué es importante limitar la caída de tensión?
Evita sobrecalentamiento, pérdidas energéticas y mal funcionamiento de equipos eléctricos sensibles.
¿Qué factores afectan la caída de tensión?
Longitud, sección, material del conductor, temperatura, agrupamiento y tipo de carga.
¿Se puede usar la misma fórmula para cables aéreos?
La fórmula es similar, pero los factores de corrección por temperatura y agrupamiento pueden variar.
¿Qué hacer si la caída de tensión supera el límite?
Aumentar la sección del conductor, reducir la longitud o dividir la carga en varios circuitos.

La correcta selección y cálculo de conductores subterráneos según NEC y NTC 2050 es esencial para instalaciones seguras, eficientes y duraderas.